JP2018017670A - 分光特性取得装置、画像評価装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成を用いて、被測定物上の測定領域に係る分光特性を取得する。
【解決手段】ピンホールアレイ１１が、被測定物１により反射された光束を横方向に配列された複数のピンホール１１ａを通過させる。レンズアレイ１３が、各ピンホール１１ａを通過した各光束を撮像素子１７の撮像面１７ｓに向けて集光させる。回折素子１５が、レンズアレイ１３を通過した各光束を縦方向に回折させた複数の回折像を撮像面１７ｓに形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、分光特性取得装置、画像評価装置、及び画像形成装置に関する。

商業印刷分野では、電子写真方式の画像形成装置により記録媒体上にカラー画像を形成する際に、記録媒体上に形成されたカラー画像の色を測定し、色管理を行って再現性や安定性を高める、いわゆるカラーマネージメントを行っている。
この際、記録媒体上に形成されたカラー画像の色を正確に測定する必要があり、一般的には分光測色計が用いられる。分光測色計は、所定の領域の１点の色を測定するため、カラーチャート等の複数点の色を測定するのに時間がかかり、作業上の課題となっている。
そこで、記録媒体の全面に形成されたカラー画像から分光特性を短時間で取得する方法として、分光センサを多数配列し、並列に配列された分光センサから分光データを取得することで、短時間に記録媒体全面の高精度測色を可能とする分光撮像モジュールを用いる方法が知られている。

具体的には、例えば特許文献１〜３に記載されているような分光撮像モジュールが開示されている。
特許文献１には、複数の開口を透過し、結像しつつ斜めに回折し、複数の回折像をラインセンサで撮像することで、複数点の分光特性を並列に取得し、開口をスリット状にするためスリット内の通過位置で光強度が変わると、検出した分光特性に誤差が乗り、偽色を発生するという技術内容の「ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＥＮＳＯＲ ＤＥＶＩＣＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＰＥＣＴＲＡＬ ＡＮＡＬＹＳＩＳ」が開示されている。
特許文献２には、長手方向に配列した複数の斜めスリット開口を透過し、結像しつつ短手方向に回折し、長手方向に複数の画素が並ぶ撮像手段で検出することで、複数点の分光特性を並列で取得する。斜めスリット状開口内での通過位置で光強度が変わると、取得した分光特性に誤差が乗り、偽色を発生するという技術内容の「分光特性取得装置、画像評価装置、画像形成装置」が開示されている。
特許文献３には、長手方向に配列した複数の開口を透過し、結像しつつ短手方向に回折し、斜めスリット状開口を透過した回折像を長手方向に複数の画素が並ぶ撮像手段で検出することで、複数点の分光特性を並列で取得するという技術内容の「分光特性取得装置、画像評価装置、および画像形成装置」が開示されている。特許文献３では、撮像素子直前に配置する斜めスリット状開口と結像手段、複数の開口の位置調整が難しい。

しかし、特許文献１および特許文献２に開示された発明のように、実質的に開口が斜め方向のスリット状である場合、開口内の通過位置によって光強度が異なる場合（例えば黒／白境界）、センサが検出する分光特性に誤差が生じ、大きく異なる色を出力してしまうといった問題があった。
これに対して、特許文献２に開示された発明では、開口内の通過位置による光強度を均一にする光学系があるため、光学系による影響が少ないので、上述したような問題の影響を受けにくい。しかし、分光特性を取得するために撮像素子の直前に配置した斜めスリット開口と、結像素子、開口との位置調整を正確に行う必要があり、安価に大量の分光特性取得装置を生産するのが難しいといった問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、比較的簡単な構成を用いて、被測定物上の測定領域に係る分光特性を取得することにある。

上記課題を解決するたに、請求項１記載の発明は、縦方向及び横方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する撮像手段を備え、前記撮像手段を用いて被測定物上の測定領域に係る回折像を撮像することにより、前記被測定物に係る分光特性を測定する分光特性取得装置であって、前記被測定物により反射された光束を通過させる複数のピンホールが前記横方向に配列されたピンホールアレイと、前記各ピンホールを通過した各光束を前記撮像手段の撮像面に向けて集光させる集光手段と、前記集光手段を通過した各光束を前記縦方向に回折させた複数の回折像を前記撮像面に形成する回折手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、比較的簡単な構成を用いて、被測定物１上の測定領域に係る分光特性を取得することができる。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る分光特性取得装置の光学系の構成を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る分光特性取得装置のハードウエア構成を示す図である。 （ａ）は分光撮像モジュールをＹ軸方向から見た断面図であり、（ｂ）は分光撮像モジュールをＸ軸方向から見た断面図である。 本発明の第１実施形態に係る撮像素子のハードウエア構成について説明するための構成図である。 本発明の第１実施形態に係る撮像素子と回折像の関係について説明するための模式図である。 （ａ）は撮像素子の垂直シフトレジスタと各画素、回折像の関係を示す図であり、（ｂ）は垂直転送工程により垂直シフトレジスタにおいてそれぞれの縦方向画素を１画素分だけシフトしたことを示す図であり、（ｃ）は水平転送工程により水平シフトレジスタにおいて１画素分だけシフトしたことを示す図であり、（ｄ）は回折像の分光強度情報を水平シフトレジスタに格納したことを示す図である。 図１（ｂ）に示す制御部による撮像素子に対する動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第４実施形態に係る階段状回折素子を説明するための模式図である。 本発明の第５実施形態に係る画像評価装置の構成を示す図である。 本発明の第６実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
本発明は、比較的簡単な構成を用いて、被測定物上の測定領域に係る分光特性を取得するために、以下の構成を有する。
すなわち、本発明の分光特性取得装置は、縦方向及び横方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する撮像手段を備え、撮像手段を用いて被測定物上の測定領域に係る回折像を撮像することにより、被測定物に係る分光特性を測定する分光特性取得装置であって、被測定物により反射された光束を通過させる複数のピンホールが横方向に配列されたピンホールアレイと、各ピンホールを通過した各光束を撮像手段の撮像面に向けて集光させる集光手段と、集光手段を通過した各光束を縦方向に回折させた複数の回折像を撮像面に形成する回折手段と、を備えることを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、比較的簡単な構成を用いて、被測定物上の測定領域に係る分光特性を取得することができる。
上記の本発明の特徴に関して、以下、図面を用いて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
＜分光特性取得装置の構成＞
図１（ａ）（ｂ）を参照して、本発明の第１実施形態に係る分光特性取得装置の構成について説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る分光特性取得装置１０の光学系の構成を示す図であり、図１（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る分光特性取得装置１０のハードウエア構成を示す図である。
分光特性取得装置１０は、光源３、結像レンズ５、分光撮像モジュール７、制御部９を備えている。
図１に示す被測定物１は、記録用紙などの記録媒体であり、一定の速度でＹ軸方向と逆方向に搬送されている。被測定物１の測定領域１ａは、少なくともＹ軸方向に所定の幅をもつ測定領域である。測定領域１ａは、被測定物１の全幅であってもよい。分光特性取得装置１は、被測定物１の測定領域１ａ内の複数の位置の分光特性を同時に取得することができる。

光源３は、照明光３ａを被測定物１に照射する。被測定物１の測定領域１ａの各位置から反射された光束は、それぞれ結像レンズ５に到達する。
結像レンズ５は、結像手段を構成し、入射された光束を透過し、分光撮像モジュール７に向けて集光する。
分光撮像モジュール７は、結像レンズ５の光軸上に配置されており、被測定物１の分光特性を取得するための光学系部品や撮像素子をモジュール化したものであり、制御部９により制御される。
制御部９は、光源３のＯＮ／ＯＦＦタイミングや、分光撮像モジュール７の動作タイミングを制御する。

＜分光撮像モジュール＞
次に、図２（ａ）（ｂ）を参照して、本発明の第１実施形態に係る分光撮像モジュールについて説明する。図２（ａ）は、分光撮像モジュール７をＹ軸方向から見た断面図であり、図２（ｂ）は、分光撮像モジュール７をＸ軸方向から見た断面図である。
分光撮像モジュール７は、ピンホールアレイ１１、レンズアレイ１３、回折素子１５、撮像素子１７を備えている。
図１に示す結像レンズ５を透過した光束は、ピンホールアレイ１１に入射する。ピンホールアレイ１１は、所定の開口面積を有する複数のピンホール１１ａがｘ軸方向に配列されており、図１に示す測定領域１ａ内の各位置から反射した光束をそれぞれ通過させる。

ピンホールアレイ１１の各ピンホール１１ａを通過した各光束は、レンズアレイ１３の各レンズ１３ａに入射する。レンズアレイ１３は、集光手段を構成し、複数のレンズ１３ａがｘ軸方向に配列されており、各レンズ１３ａのレンズ面の光軸がそれぞれピンホールアレイ１１上の各ピンホール１１ａに対応するように配列される。レンズアレイ１３の各レンズ１３ａを透過した各光束は、回折素子１５を透過して、撮像素子１７の撮像面１７ｓ上に結像して回折像を形成する。
回折素子１５は、ｙ軸方向に回折させるように複数の回折格子１５ａがｘｙ平面上に配列されており、波長に応じた回折角で屈折しつつ、撮像素子１７の撮像面１７ｓ上に結像することで、撮像面１７ｓ上には複数の回折像が形成される。
撮像素子１７は、電荷結合素子ＣＣＤ（Charge Coupled Device）エリアイメージセンサにより構成され、ｘｙ平面上に結像面を有している。

＜撮像素子のハードウエア構成＞
図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る撮像素子のハードウエア構成について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る撮像素子のハードウエア構成について説明するための構成図である。
撮像素子１７は、横方向（ｘ方向）にｎ画素、縦方向（ｙ方向）にｍ画素を有するＣＣＤエリアイメージセンサである。
詳しくは、撮像素子１７は、垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａｎ、水平シフトレジスタ１７ｂ、Ａ／Ｄ変換器１７ｃを備えている。

垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａｎは、それぞれ縦方向（ｙ方向）に配列された画素である単位受光部を複数有し、各画素に蓄積された電荷を縦方向（−ｙ方向）にシフトするシフトレジスタである。
水平シフトレジスタ１７ｂは、横方向（ｘ方向）に配列され、電荷を横方向（−ｘ方向）にシフトするシフトレジスタである。
Ａ／Ｄ変換器１７ｃは、水平シフトレジスタ１７ｂにより横方向に搬送された電荷（電圧信号）をＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換する。

＜撮像素子と回折像の関係＞
図４を参照して、本発明の第１実施形態に係る撮像素子と回折像の関係について説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る撮像素子と回折像の関係について説明するための模式図である。
図４には、本発明の一例として、横方向（ｘ方向）に４０画素、縦方向（ｙ方向）に６画素の撮像素子１７の受光領域１７ｒと、３つの回折像１７_ｉ−１，１７_ｉ−２，１７_ｉ−３を示している。しかし、本発明は、図４に示す画素数や回折像の数、回折像の間隔に限定されない。
各ピンホール１１ａの間隔が、少なくとも各回折像１７ｉの縦方向の長さ以上であるので、複数の回折像１７ｉを撮像面１７ｓに夫々に独立して形成することができる。

図２に示すピンホールアレイ１１の各ピンホール１１ａに対応する回折像１７ｉは、横方向（ｘ方向）に配列され、縦方向（ｙ方向）に回折される。そこで、回折素子１５の回折格子の格子ピッチｐを適切に調整することで、所定の回折像成分のみを撮像素子１７の受光領域１７ｒに配置することが可能である。
図４では、１次回折像のみが受光領域１７ｒに結像するように調整されているので、０次回折光である透過像は受光領域外に結像することになる。

＜撮像素子から信号を読み出す方法＞
図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る撮像素子から信号を読み出す方法について説明する。図５（ａ）は撮像素子１７の垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａ７と各画素、回折像１７ｉの関係を示す図であり、（ｂ）は垂直転送工程により垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａ７においてそれぞれの縦方向画素を１画素分だけシフトしたことを示す図であり、（ｃ）は水平転送工程により水平シフトレジスタ１７ｂにおいて１画素分だけシフトしたことを示す図であり、（ｄ）は回折像の分光強度情報を水平シフトレジスタ１７ｂに格納したことを示す図である。
なお、図５（ａ）〜（ｄ）に示す撮像素子１７の画素数や回折像の数は一例であり、本発明はこれに限定されない。

図５（ａ）は、撮像素子１７の垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａ７と各画素、回折像１７ｉの関係を示す図である。図５（ａ）では、垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａ７が画素を兼ねるフルフレームトランスファー型のＣＣＤエリアイメージセンサを模試している。
制御部９は、撮像素子１７に対する信号読み出し工程として、垂直転送工程と、水平転送工程とを組み合わせて実行する。
制御部９は、垂直転送工程では、垂直方向に配列された各画素に蓄積された電荷を垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａ７においてそれぞれ縦方向に搬送して水平シフトレジスタ１７ｂのそれぞれのレジスタに蓄積する。
制御部９は、水平転送工程では、水平シフトレジスタ１７ｂにおいてそれぞれのレジスタに蓄積された電荷を横方向に搬送し、Ａ／Ｄ変換器１７ｃにおいてアナログ信号をデジタル信号に変換する。

例えば、制御部９は、エリアモードでは、撮像素子１７に蓄積された全画素の信号を独立して読み出す。このエリアモードでは、１画素につき１回の垂直転送工程を行い、これに続いて横方向画素分の水平転送工程を行い、この垂直転送工程と水平転送工程とを交互に縦方向画素分だけ繰り返す。
また例えば、制御部９は、フルラインビニングモードでは、撮像素子１７を縦方向に長い画素を有するラインセンサとして用いたい場合に、縦方向画素分の垂直転送工程を行うことで、水平シフトレジスタ１７ｂのそれぞれのレジスタに加算された電荷を蓄積し、その後、横方向画素分だけ水平転送工程を行うことで、エリアモードに比べて格段に早い時間での読み出しを実現できる。
本発明では、縦方向に回折した１次回折像が撮像素子１７の受光領域に形成されるので、撮像素子１７の縦方向に対応する各波長の光強度に応じた電荷が各画素に蓄積される。

次に、図５（ｂ）に示すように、制御部９が、垂直転送工程により垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａ７においてそれぞれの縦方向画素を１画素分だけシフトすると、順次に各画素の電荷が下方向にシフトすると共に、最下段の画素の電荷が水平シフトレジスタ１７ｂに転送される。
次に、図５（ｃ）に示すように、制御部９が、水平転送工程により水平シフトレジスタ１７ｂにおいて１画素分だけシフトすると、水平シフトレジスタ１７ｂ内の各レジスタに蓄積された電荷が１画素分だけシフトする。この垂直転送工程と水平転送工程とを交互に繰り返すことで、図５（ｄ）に示すように、回折像の分光強度情報を水平シフトレジスタ１７ｂに格納することができる。
ここで、図４に示すように、制御部９が、複数の回折像１７ｉの配列ピッチを適切に配置することにより、各回折像の光信号が混合されることなく、独立した各回折像１７ｉの光信号に係る電荷信号としてそれぞれ水平シフトレジスタ１７ｂに格納される。

最後に、制御部９が、水平転送工程により水平シフトレジスタ１７ｂにおいて横方向画素分だけシフトすることで、Ａ／Ｄ変換器１７ｃが独立した各回折像１７ｉの光信号に係る電荷信号をＡ／Ｄ変換するので、回折像の分光特性をデジタル信号として読み出すことができる。
なお、本発明による信号の読み出し周期は、前述のフルラインビニングモードでの読み出し時間と同じであり、高速読み出しが可能となる。
具体的な例として、浜松ホトニクス製のＣＣＤエリアイメージセンサ「Ｓ１１０７１−１１０４」は２０４８×１６の画素を有している。そこで、例えば回折像１７ｉの配列ピッチを２０画素として配列した場合、約１００点の回折像の分光特性信号を、高速かつ高精度で取得可能となる。

＜タイミングチャート＞
次に、図６を参照して、上述した制御部９による撮像素子１７に対する動作を示すタイミングチャートについて説明する。図６は、制御部９による撮像素子１７に対する動作を示すタイミングチャートである。
制御部９は、露光工程として、時刻ｔ１〜ｔ２において、光源３から照射された光により撮像素子１７上に結像して回折像１７ｉを形成する。撮像素子１７の各画素に電荷が蓄積される。
制御部９は、垂直転送工程では、時刻ｔ２〜ｔ３において、各画素に蓄積された電荷をシフトクロックにより垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａｎにおいて縦方向に搬送して水平シフトレジスタ１７ｂのそれぞれのレジスタに蓄積する。

制御部９は、水平転送工程では、時刻ｔ２〜ｔ３において、水平シフトレジスタ１７ｂにおいて１画素分だけ横方向にシフトして水平転送を行う。
ここで、制御部９は、時刻ｔ２〜ｔ３において、垂直転送工程と水平転送工程とを交互に繰り返すことで、図５（ｄ）に示すように、回折像１７ｉの分光強度情報を水平シフトレジスタ１７ｂの各レジスタに格納する。
Ａ／Ｄ変換器１７ｃでは、時刻ｔ３〜ｔ４において、水平シフトレジスタ１７ｂの各レジスタに格納された独立した各回折像１７ｉの光信号に係る電荷信号がシフトクロックによりシフトされて入力され、Ａ／Ｄ変換が行われる。

＜第２実施形態＞
＜像側テレセントリック特性＞
本発明の第２実施形態に係る結像レンズとして、図１に示す結像レンズ５が像側テレセントリック特性を有するものである。
一般に、凸レンズの前側焦点を通った光線は凸レンズを出た後に平行に進むため、像側で光軸と光線が平行になる。光線が光軸と平行となることをテレセントリックといい、像側で光線と光軸が平行になることを像側テレセントリックという。
このように、像側テレセントリック特性を有する結像レンズ５をピンホールアレイ１１の前段に配置することにより、図２に示すピンホールアレイ１１を通過した各光束の主光線は、全て結像レンズ５の光軸と平行になる。
従って、図２に示すピンホールアレイ１１の各ピンホール１１ａと、これに対応するレンズアレイ１３の各レンズ面１３ａとを夫々に、光軸に直交する平行な平面上に配置すればよい。このように、結像レンズ５が像側テレセントリック特性を有することにより、さまざまな倍率や画角のレンズで、分光撮像モジュール７を構成することが可能となる。

＜第３実施形態＞
＜等倍正立結像素子＞
本発明の第３実施形態に係るレンズアレイとして、図２に示すレンズアレイ１３をＧＲＩＮレンズアレイによる等倍正立結像素子に置き換えたものである。
具体的な商品として、日本板硝子が製造したセルフォック（登録商標）レンズアレイがある。集光手段としてＧＲＩＮレンズアレイを用いることで、レンズアレイ１３とピンホールアレイ１１の位置決め精度を大幅に緩和することができる。
さらに、集光手段としてＧＲＩＮレンズアレイを用いると、第２実施形態において採用した結像レンズ５の像側テレセントリック特性が十分でなくとも、ＧＲＩＮレンズアレイの光学的特性により、ピンホールアレイ１１の各ピンホール１１ａを通過する各光束の主光線の傾きによる影響を相殺するので、第２実施形態において示したことと同様に、さまざまな倍率や画角のレンズで、分光撮像モジュール７を構成することが可能となる。

＜第４実施形態＞
＜階段状回折素子＞
図７を参照して、本発明の第４実施形態に係る階段状回折素子について説明する。図７は、本発明の第４実施形態に係る階段状回折素子を説明するための模式図である。
第４実施形態の特徴は、レンズアレイ１３の後段に光軸上に、階段状回折素子１５０Ａを配置したことにある。
階段状回折素子１５０Ａは、ブレーズ型回折格子の一種で、全てのブレーズ面が光軸に直交しており、入射面とは反対側の面に所定のピッチで所定の段差が形成されたものである。これは、ブレーズ型回折格子とプリズムが合わさったものとも考えられる。

階段状回折素子１５０Ａは、格子ピッチ及び段差を適宜選択することで、所定の波長の１次回折光Ｂ_Ｌを入射光Ｌの光軸と平行に出射できる。なお、図５において、Ａ_Ｌは０次回折光を、Ｃ_Ｌは２次回折光を示している。
このように、レンズアレイ１３から後段に向かう光軸上に、階段状回折素子１５０Ａを配置したことにより、１次回折光Ｂ_Ｌが光軸と平行になるため、光学系の調整が簡単になるので、分光撮像モジュール７を構成することが可能となる。

＜第５実施形態＞
＜画像評価装置の構成＞
図８を参照して、本発明の第５実施形態に係る画像評価装置の構成について説明する。図８は、本発明の第５実施形態に係る画像評価装置の構成を示す図である。
画像評価装置３０は、光源３、制御部９、第１実施形態乃至第３実施形態の何れか１つに記載の分光特性取得装置１０、搬送部２０、を備えている。
第５実施形態に係る画像評価装置３０の特徴は、搬送部２０を備えていることにある。
例えば、制御部９からの指令に応じて搬送部２０が被測定物１を一定の速度で搬送させながら、分光特性取得装置１０において一定の周期で連続して被測定物１に係る分光特性を取得することで、被測定物１の全面の分光特性が得られる。
画像評価装置３０は、取得した被測定物１の全面の分光特性に基づいて、例えば被測定物１の分光反射率分布、三刺激値ＸＹＺ、色の測定結果としてＬ＊ａ＊ｂ＊などの値を算出して出力する。この画像評価装置３０は、短時間で被測定物１の全面に対して高精度測定を可能とする。

このため、例えばカラーチャートのように被測定物１の表面に多数の評価対象を有するような場合でも、従来の方法に比べて短い時間で高精度測定を可能とする。
この画像評価装置３０により取得された測定結果用いることで、別に準備した基準値と当該測定結果と比較することで、被測定物１の合否判定を行ったり、被測定物１の製造工程に対して調整を促したりすることが可能となる。
本実施形態では、搬送部２０が分光特性取得装置１０に対して被測定物１を移動させるように構成されているが、搬送部２０が被測定物１に対して分光特性取得装置１０を移動させるように構成されていてもよく、これにより、被測定物１の全面の分光特性を短時間で取得することができる。

＜第６実施形態＞
＜画像形成装置＞
図９を参照して、本発明の第６実施形態に係る画像形成装置の構成について説明する。図９は、本発明の第６実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
第６実施形態の特徴は、画像評価装置３０を画像形成装置１００に内蔵したことにある。
図９に示す画像形成装置１００は、画像評価装置３０、給紙カセット１０１ａ及び１０１ｂ、給紙ローラ１０２、コントローラ１０３、走査光学系１０４、感光体１０５、中間転写体１０６、定着ローラ１０７、排紙ローラ１０８、を備えている。画像形成装置１００は、例えば、電子写真方式のフルカラー画像形成装置であり、この他、電子写真方式のインクジェットを搭載したフルカラー画像形成装置である。
画像形成装置１００において、給紙カセット１０１ａ及び１０１ｂからガイド、給紙ローラ１０２により搬送された対象物２００が、走査光学系１０４により感光体１０５に露光され、色材が付与されて現像される。現像された画像が中間転写体１０６上に、次いで、中間転写体１０６から対象物２００上に転写される。

対象物２００上に転写された画像は定着ローラ１０７により定着され、画像形成された対象物２００は排紙ローラ１０８により排紙される。画像評価装置３０は、定着ローラ１０７の後段に設置されている。
このように、第６実施形態によれば、画像形成後の対象物２００（印刷後の画像）をインラインで測定し、これを基に印刷プロセスの調整を可能とする画像形成装置を実現することができる。すなわち、分光特性取得装置１０を備えた画像評価装置３０を画像形成装置１００の所定の位置に装備することにより、印刷後の画像の任意の位置の分光特性を取得することができる。
また、取得した分光特性に基づいて、三刺激値ＸＹＺやＣＩＥＬＡＢ等の測色結果を算出することが可能となる。従って、任意の画像からの測色結果を用いて印刷プロセスを監視し、もしこれが想定される色からずれた場合に操作者に通知したり、印刷を中断したり、印刷プロセスの変化を相殺するように印刷プロセスを調整したりすることが可能となり、より正確な色の画像を安定して生産することが可能となる。

＜本発明の実施態様例の構成、作用、効果＞
＜第１態様＞
本態様の分光特性取得装置１０は、縦方向及び横方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する撮像素子１７（撮像手段）を備え、撮像素子１７を用いて被測定物１上の測定領域１ａに係る回折像を撮像することにより、被測定物１に係る分光特性を測定する分光特性取得装置１０であって、被測定物１により反射された光束を通過させる複数のピンホール１１ａが横方向に配列されたピンホールアレイ１１と、各ピンホール１１ａを通過した各光束を撮像素子１７の撮像面１７ｓに向けて集光させるレンズアレイ１３（集光手段）と、レンズアレイ１３を通過した各光束を縦方向に回折させた複数の回折像を撮像面１７ｓに形成する回折素子１５（回折手段）と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、ピンホールアレイ１１が、被測定物１により反射された光束を横方向に配列された複数のピンホール１１ａを通過させる。レンズアレイ１３が、各ピンホール１１ａを通過した各光束を撮像素子１７の撮像面１７ｓに向けて集光させる。回折素子１５が、レンズアレイ１３を通過した各光束を縦方向に回折させた複数の回折像を撮像面１７ｓに形成する。
これにより、縦方向に回折させた複数の回折像を撮像面１７ｓに形成するので、撮像素子１７を用いて被測定物１上の測定領域１ａに係る回折像を撮像することにより、被測定物１に係る分光特性を測定することができる。
従来技術よりも比較的簡単な構成を用いて、被測定物１上の測定領域１ａに係る分光特性を取得することができ、高速かつ高精度な分光撮像モジュールをコンパクトかつ安価に提供することができる。

＜第２態様＞
本態様の各ピンホール１１ａの間隔は、少なくとも各回折像１７ｉの縦方向の長さ以上であることを特徴とする。
本態様によれば、各ピンホール１１ａの間隔が、少なくとも各回折像１７ｉの縦方向の長さ以上であるので、複数の回折像１７ｉを撮像面１７ｓに夫々に独立して形成することができる。

＜第３態様＞
本態様のレンズアレイ１３（集光手段）は、屈折率分布レンズを横方向に複数配列したレンズアレイによる正立等倍結像系を構成することを特徴とする。
本態様によれば、レンズアレイ１３（集光手段）は、屈折率分布レンズを横方向に複数配列したレンズアレイによる正立等倍結像系を構成することで、光学系製造時に、ピンホールアレイ１１とレンズアレイ１３との光軸に直交する２軸方向の調整がほとんど必要なくなるので、より安価な製造が可能となる。

＜第４態様＞
本態様の分光特性取得装置１０は、ピンホールアレイ１１の前段に配置され、被測定物１の各測定領域１ａに係る像を各ピンホール１１ａ上に結像する結像レンズ５（結像手段）を備えることを特徴とする。
本態様によれば、分光特性取得装置１０は、ピンホールアレイ１１の前段に配置され、被測定物１の各測定領域１ａに係る像を各ピンホール１１ａ上に結像する結像レンズ５を備えることで、分光撮像モジュールをコンパクトかつ安価に製造することができる。

＜第５態様＞
本態様の結像レンズ５（結像手段）は、像側テレセントリック特性を有することを特徴とする。
本態様によれば、結像レンズ５は、像側テレセントリック特性を有することで、結像レンズ５よりも後段にあるピンホールアレイ１１の各ピンホール１１ａに対応する複数の光軸が平行になるので、ピンホールアレイ１１以降の光学系を１つの設計で共通化することができる。これにより、被測定物１上での測定ピッチの異なる複数の縮小結像レンズに対して、ピンホールアレイ１１よりも後段の光学系を共有できるので、分光撮像モジュールをコンパクトかつ安価に製造することができる。

＜第６態様＞
本態様の回折素子１５（回折手段）は、レンズアレイ１３（集光手段）の光軸上に１次回折像を形成する階段状回折素子であることを特徴とする。
本態様によれば、回折素子１５は、レンズアレイ１３の光軸上に１次回折像を形成する階段状回折素子であることで、たとえば１次回折光を光軸と平行にすることができ、その結果、光学系製造時の位置調整が簡易になり、より安価に製造することができる。

＜第７態様＞
本態様の分光特性取得装置１０は、撮像素子１７（撮像手段）は、水平シフトレジスタ１７ｂを備え、
各画素に蓄積された電荷を縦方向に１画素分だけシフトする垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａｎ（垂直転送手段）と、
最下段の画素に蓄積された電荷を水平シフトレジスタ１７ｂに入力し、入力された電荷を横方向に１画素分だけシフトする水平シフトレジスタ１７ｂ（水平転送手段）と、
垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａｎと水平シフトレジスタ１７ｂを交互に繰り返すように制御する制御部９と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、撮像素子１７は、水平シフトレジスタ１７ｂを備え、垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａｎは、各画素に蓄積された電荷を縦方向に１画素分だけシフトする。水平シフトレジスタ１７ｂは、最下段の画素に蓄積された電荷を水平シフトレジスタ１７ｂに入力し、入力された電荷を横方向に１画素分だけシフトする。制御部９は、垂直シフトレジスタ１７ａ１〜１７ａｎと水平シフトレジスタ１７ｂを交互に繰り返すように制御する。
これにより、撮像面１７ｓに形成された縦方向の複数の回折像に係る電荷を横方向に変換して出力することができ、被測定物１に係る分光特性を測定することができる。

＜第８態様＞
本態様の画像評価装置３０は、第１態様乃至第６態様の何れか一項に記載の分光特性取得装置１０と、分光特性取得装置１０に対して被測定物１を移動させる搬送部２０（移動手段）と、被測定物１の全面の分光特性を取得するように制御する制御部９（第２の制御手段）と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、搬送部２０が、分光特性取得装置１０に対して被測定物１を移動させる。制御部９が、被測定物１の全面の分光特性を取得するように制御する。
これにより、被測定物１の全面の分光特性を短時間で取得することができる。

＜第９態様＞
本態様の画像評価装置３０は、第１態様乃至第６態様の何れか一項に記載の分光特性取得装置１０と、被測定物１に対して分光特性取得装置１０を移動させる搬送部２０（移動手段）と、被測定物１の全面の分光特性を取得するように制御する制御部９（第２の制御手段）と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、搬送部２０が、被測定物１に対して分光特性取得装置１０を移動させる。制御部９が、被測定物１の全面の分光特性を取得するように制御する。
これにより、被測定物１の全面の分光特性を短時間で取得することができる。

＜第１０態様＞
本態様の画像形成装置１００は、第１９態様に記載の画像評価装置３０を備えることを特徴とする。
本態様によれば、画像形成装置１００は、画像評価装置３０を備えることで、画像形成装置により形成した画像に係る記録媒体上の全面の分光特性、例えば正確な色情報が取得できるので、複数の媒体間での色の変動や、所定の色とのずれなどを印刷工程内で評価することができ、さらに評価情報に基づいて画像形成装置１００の調整を行なうことで、より安定して所定の品質の画像を形成することが可能となる。

１…被測定物、１ａ…測定領域、５…結像レンズ、９…制御部、１０…分光特性取得装置、１１…ピンホールアレイ、１１ａ…ピンホール、１３…レンズアレイ、１５…回折素子、１７…撮像素子、１７ａ…垂直シフトレジスタ、１７ｂ…水平シフトレジスタ、１７ｉ…回折像、１７ｓ…撮像面、２０…搬送部、３０…画像評価装置、１００…画像形成装置

ＷＯ／０２／０５０７８３ 特開２０１４−２３８３８５公報 特開２０１４−１５３０７８公報

Claims (10)

1. 縦方向及び横方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する撮像手段を備え、前記撮像手段を用いて被測定物上の測定領域に係る回折像を撮像することにより、前記被測定物に係る分光特性を測定する分光特性取得装置であって、
   前記被測定物により反射された光束を通過させる複数のピンホールが前記横方向に配列されたピンホールアレイと、
   前記各ピンホールを通過した各光束を前記撮像手段の撮像面に向けて集光させる集光手段と、
   前記集光手段を通過した各光束を前記縦方向に回折させた複数の回折像を前記撮像面に形成する回折手段と、を備えることを特徴とする分光特性取得装置。
2. 前記各ピンホールの間隔は、少なくとも前記各回折像の前記縦方向の長さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の分光特性取得装置。
3. 前記集光手段は、屈折率分布レンズを前記横方向に複数配列したレンズアレイによる正立等倍結像系を構成することを特徴とする請求項１に記載の分光特性取得装置。
4. 前記ピンホールアレイの前段に配置され、前記被測定物の前記各測定領域に係る像を前記各ピンホール上に結像する結像手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の分光特性取得装置。
5. 前記結像手段は、像側テレセントリック特性を有することを特徴とする請求項４に記載の分光特性取得装置。
6. 前記回折手段は、前記集光手段の光軸上に１次回折像を形成する階段状回折素子であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の分光特性取得装置。
7. 前記撮像手段は、水平シフトレジスタを備え、
   前記各画素に蓄積された電荷を前記縦方向に１画素分だけシフトする垂直転送手段と、
   最下段の画素に蓄積された電荷を前記水平シフトレジスタに入力し、入力された電荷を前記横方向に１画素分だけシフトする水平転送手段と、
   前記垂直転送手段と前記水平転送手段を交互に繰り返すように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の分光特性取得装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の分光特性取得装置と、
   前記分光特性取得装置に対して前記被測定物を移動させる移動手段と、
   前記被測定物の全面の分光特性を取得するように制御する第２の制御手段と、を備えることを特徴とする画像評価装置。
9. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の分光特性取得装置と、
   前記被測定物に対して前記分光特性取得装置を移動させる移動手段と、
   前記被測定物の全面の分光特性を取得するように制御する第２の制御手段と、を備えることを特徴とする画像評価装置。
10. 請求項９に記載の画像評価装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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